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                            24 Web 服务：Web 服务核心功能有哪些，如何实现？
                            你好，我是孔令飞。从今天开始，我们进入实战第三站：服务开发。在这个部分，我会讲解 IAM项目各个服务的构建方式，帮助你掌握Go 开发阶段的各个技能点。

在Go项目开发中，绝大部分情况下，我们是在写能提供某种功能的后端服务，这些功能以RPC API 接口或者RESTful API接口的形式对外提供，能提供这两种API接口的服务也统称为Web服务。今天这一讲，我就通过介绍RESTful API风格的Web服务，来给你介绍下如何实现Web服务的核心功能。

那今天我们就来看下，Web服务的核心功能有哪些，以及如何开发这些功能。

Web服务的核心功能

Web服务有很多功能，为了便于你理解，我将这些功能分成了基础功能和高级功能两大类，并总结在了下面这张图中：



下面，我就按图中的顺序，来串讲下这些功能。

要实现一个Web服务，首先我们要选择通信协议和通信格式。在Go项目开发中，有HTTP+JSON 和 gRPC+Protobuf两种组合可选。因为iam-apiserver主要提供的是REST风格的API接口，所以选择的是HTTP+JSON组合。

Web服务最核心的功能是路由匹配。路由匹配其实就是根据(HTTP方法, 请求路径)匹配到处理这个请求的函数，最终由该函数处理这次请求，并返回结果，过程如下图所示：



一次HTTP请求经过路由匹配，最终将请求交由Delete(c *gin.Context)函数来处理。变量c中存放了这次请求的参数，在Delete函数中，我们可以进行参数解析、参数校验、逻辑处理，最终返回结果。

对于大型系统，可能会有很多个API接口，API接口随着需求的更新迭代，可能会有多个版本，为了便于管理，我们需要对路由进行分组。

有时候，我们需要在一个服务进程中，同时开启HTTP服务的80端口和HTTPS的443端口，这样我们就可以做到：对内的服务，访问80端口，简化服务访问复杂度；对外的服务，访问更为安全的HTTPS服务。显然，我们没必要为相同功能启动多个服务进程，所以这时候就需要Web服务能够支持一进程多服务的功能。

我们开发Web服务最核心的诉求是：输入一些参数，校验通过后，进行业务逻辑处理，然后返回结果。所以Web服务还应该能够进行参数解析、参数校验、逻辑处理、返回结果。这些都是Web服务的业务处理功能。

上面这些是Web服务的基本功能，此外，我们还需要支持一些高级功能。

在进行HTTP请求时，经常需要针对每一次请求都设置一些通用的操作，比如添加Header、添加RequestID、统计请求次数等，这就要求我们的Web服务能够支持中间件特性。

为了保证系统安全，对于每一个请求，我们都需要进行认证。Web服务中，通常有两种认证方式，一种是基于用户名和密码，一种是基于Token。认证通过之后，就可以继续处理请求了。

为了方便定位和跟踪某一次请求，需要支持RequestID，定位和跟踪RequestID主要是为了排障。

最后，当前的软件架构中，很多采用了前后端分离的架构。在前后端分离的架构中，前端访问地址和后端访问地址往往是不同的，浏览器为了安全，会针对这种情况设置跨域请求，所以Web服务需要能够处理浏览器的跨域请求。

到这里，我就把Web服务的基础功能和高级功能串讲了一遍。当然，上面只介绍了Web服务的核心功能，还有很多其他的功能，你可以通过学习Gin的官方文档来了解。

你可以看到，Web服务有很多核心功能，这些功能我们可以基于net/http包自己封装。但在实际的项目开发中， 我们更多会选择使用基于net/http包进行封装的优秀开源Web框架。本实战项目选择了Gin框架。

接下来，我们主要看下Gin框架是如何实现以上核心功能的，这些功能我们在实际的开发中可以直接拿来使用。

为什么选择Gin框架？

优秀的Web框架有很多，我们为什么要选择Gin呢？在回答这个问题之前，我们先来看下选择Web框架时的关注点。

在选择Web框架时，我们可以关注如下几点：


路由功能；
是否具备middleware/filter能力；
HTTP 参数（path、query、form、header、body）解析和返回；
性能和稳定性；
使用复杂度；
社区活跃度。


按 GitHub Star 数来排名，当前比较火的 Go Web 框架有 Gin、Beego、Echo、Revel 、Martini。经过调研，我从中选择了Gin框架，原因是Gin具有如下特性：


轻量级，代码质量高，性能比较高；
项目目前很活跃，并有很多可用的 Middleware；
作为一个 Web 框架，功能齐全，使用起来简单。


那接下来，我就先详细介绍下Gin框架。

Gin是用Go语言编写的Web框架，功能完善，使用简单，性能很高。Gin核心的路由功能是通过一个定制版的HttpRouter来实现的，具有很高的路由性能。

Gin有很多功能，这里我给你列出了它的一些核心功能：


支持HTTP方法：GET、POST、PUT、PATCH、DELETE、OPTIONS。
支持不同位置的HTTP参数：路径参数（path）、查询字符串参数（query）、表单参数（form）、HTTP头参数（header）、消息体参数（body）。
支持HTTP路由和路由分组。
支持middleware和自定义middleware。
支持自定义Log。
支持binding和validation，支持自定义validator。可以bind如下参数：query、path、body、header、form。
支持重定向。
支持basic auth middleware。
支持自定义HTTP配置。
支持优雅关闭。
支持HTTP2。
支持设置和获取cookie。


Gin是如何支持Web服务基础功能的？

接下来，我们先通过一个具体的例子，看下Gin是如何支持Web服务基础功能的，后面再详细介绍这些功能的用法。

我们创建一个webfeature目录，用来存放示例代码。因为要演示HTTPS的用法，所以需要创建证书文件。具体可以分为两步。

第一步，执行以下命令创建证书：

cat << 'EOF' > ca.pem
-----BEGIN CERTIFICATE-----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-----END CERTIFICATE-----
EOF

cat << 'EOF' > server.key
-----BEGIN PRIVATE KEY-----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-----END PRIVATE KEY-----
EOF

cat << 'EOF' > server.pem
-----BEGIN CERTIFICATE-----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-----END CERTIFICATE-----
EOF


第二步，创建main.go文件：

package main

import (
	"fmt"
	"log"
	"net/http"
	"sync"
	"time"

	"github.com/gin-gonic/gin"
	"golang.org/x/sync/errgroup"
)

type Product struct {
	Username    string    `json:"username" binding:"required"`
	Name        string    `json:"name" binding:"required"`
	Category    string    `json:"category" binding:"required"`
	Price       int       `json:"price" binding:"gte=0"`
	Description string    `json:"description"`
	CreatedAt   time.Time `json:"createdAt"`
}

type productHandler struct {
	sync.RWMutex
	products map[string]Product
}

func newProductHandler() *productHandler {
	return &productHandler{
		products: make(map[string]Product),
	}
}

func (u *productHandler) Create(c *gin.Context) {
	u.Lock()
	defer u.Unlock()

	// 1. 参数解析
	var product Product
	if err := c.ShouldBindJSON(&product); err != nil {
		c.JSON(http.StatusBadRequest, gin.H{"error": err.Error()})
		return
	}

	// 2. 参数校验
	if _, ok := u.products[product.Name]; ok {
		c.JSON(http.StatusBadRequest, gin.H{"error": fmt.Sprintf("product %s already exist", product.Name)})
		return
	}
	product.CreatedAt = time.Now()

	// 3. 逻辑处理
	u.products[product.Name] = product
	log.Printf("Register product %s success", product.Name)

	// 4. 返回结果
	c.JSON(http.StatusOK, product)
}

func (u *productHandler) Get(c *gin.Context) {
	u.Lock()
	defer u.Unlock()

	product, ok := u.products[c.Param("name")]
	if !ok {
		c.JSON(http.StatusNotFound, gin.H{"error": fmt.Errorf("can not found product %s", c.Param("name"))})
		return
	}

	c.JSON(http.StatusOK, product)
}

func router() http.Handler {
	router := gin.Default()
	productHandler := newProductHandler()
	// 路由分组、中间件、认证
	v1 := router.Group("/v1")
	{
		productv1 := v1.Group("/products")
		{
			// 路由匹配
			productv1.POST("", productHandler.Create)
			productv1.GET(":name", productHandler.Get)
		}
	}

	return router
}

func main() {
	var eg errgroup.Group

	// 一进程多端口
	insecureServer := &http.Server{
		Addr:         ":8080",
		Handler:      router(),
		ReadTimeout:  5 * time.Second,
		WriteTimeout: 10 * time.Second,
	}

	secureServer := &http.Server{
		Addr:         ":8443",
		Handler:      router(),
		ReadTimeout:  5 * time.Second,
		WriteTimeout: 10 * time.Second,
	}

	eg.Go(func() error {
		err := insecureServer.ListenAndServe()
		if err != nil && err != http.ErrServerClosed {
			log.Fatal(err)
		}
		return err
	})

	eg.Go(func() error {
		err := secureServer.ListenAndServeTLS("server.pem", "server.key")
		if err != nil && err != http.ErrServerClosed {
			log.Fatal(err)
		}
		return err
	})

	if err := eg.Wait(); err != nil {
		log.Fatal(err)
	}
}


运行以上代码：

$ go run main.go


打开另外一个终端，请求HTTP接口：

# 创建产品
$ curl -XPOST -H"Content-Type: application/json" -d'{"username":"colin","name":"iphone12","category":"phone","price":8000,"description":"cannot afford"}' http://127.0.0.1:8080/v1/products
{"username":"colin","name":"iphone12","category":"phone","price":8000,"description":"cannot afford","createdAt":"2021-06-20T11:17:03.818065988+08:00"}

# 获取产品信息
$ curl -XGET http://127.0.0.1:8080/v1/products/iphone12
{"username":"colin","name":"iphone12","category":"phone","price":8000,"description":"cannot afford","createdAt":"2021-06-20T11:17:03.818065988+08:00"}


示例代码存放地址为webfeature。

另外，Gin项目仓库中也包含了很多使用示例，如果你想详细了解，可以参考 gin examples。

下面，我来详细介绍下Gin是如何支持Web服务基础功能的。

HTTP/HTTPS支持

因为Gin是基于net/http包封装的一个Web框架，所以它天然就支持HTTP/HTTPS。在上述代码中，通过以下方式开启一个HTTP服务：

insecureServer := &http.Server{
	Addr:         ":8080",
	Handler:      router(),
	ReadTimeout:  5 * time.Second,
	WriteTimeout: 10 * time.Second,
}
...
err := insecureServer.ListenAndServe()


通过以下方式开启一个HTTPS服务：

secureServer := &http.Server{
	Addr:         ":8443",
	Handler:      router(),
	ReadTimeout:  5 * time.Second,
	WriteTimeout: 10 * time.Second,
}
...
err := secureServer.ListenAndServeTLS("server.pem", "server.key")


JSON数据格式支持

Gin支持多种数据通信格式，例如application/json、application/xml。可以通过c.ShouldBindJSON函数，将Body中的JSON格式数据解析到指定的Struct中，通过c.JSON函数返回JSON格式的数据。

路由匹配

Gin支持两种路由匹配规则。

第一种匹配规则是精确匹配。例如，路由为/products/:name，匹配情况如下表所示：



第二种匹配规则是模糊匹配。例如，路由为/products/*name，匹配情况如下表所示：



路由分组

Gin通过Group函数实现了路由分组的功能。路由分组是一个非常常用的功能，可以将相同版本的路由分为一组，也可以将相同RESTful资源的路由分为一组。例如：

v1 := router.Group("/v1", gin.BasicAuth(gin.Accounts{"foo": "bar", "colin": "colin404"}))
{
    productv1 := v1.Group("/products")
    {
        // 路由匹配
        productv1.POST("", productHandler.Create)
        productv1.GET(":name", productHandler.Get)
    }

    orderv1 := v1.Group("/orders")
    {
        // 路由匹配
        orderv1.POST("", orderHandler.Create)
        orderv1.GET(":name", orderHandler.Get)
    }
}

v2 := router.Group("/v2", gin.BasicAuth(gin.Accounts{"foo": "bar", "colin": "colin404"}))
{
    productv2 := v2.Group("/products")
    {
        // 路由匹配
        productv2.POST("", productHandler.Create)
        productv2.GET(":name", productHandler.Get)
    }
}


通过将路由分组，可以对相同分组的路由做统一处理。比如上面那个例子，我们可以通过代码

v1 := router.Group("/v1", gin.BasicAuth(gin.Accounts{"foo": "bar", "colin": "colin404"}))


给所有属于v1分组的路由都添加gin.BasicAuth中间件，以实现认证功能。中间件和认证，这里你先不用深究，下面讲高级功能的时候会介绍到。

一进程多服务

我们可以通过以下方式实现一进程多服务：

var eg errgroup.Group
insecureServer := &http.Server{...}
secureServer := &http.Server{...}

eg.Go(func() error {
	err := insecureServer.ListenAndServe()
	if err != nil && err != http.ErrServerClosed {
		log.Fatal(err)
	}
	return err
})
eg.Go(func() error {
	err := secureServer.ListenAndServeTLS("server.pem", "server.key")
	if err != nil && err != http.ErrServerClosed {
		log.Fatal(err)
	}
	return err
}

if err := eg.Wait(); err != nil {
	log.Fatal(err)
})


上述代码实现了两个相同的服务，分别监听在不同的端口。这里需要注意的是，为了不阻塞启动第二个服务，我们需要把ListenAndServe函数放在goroutine中执行，并且调用eg.Wait()来阻塞程序进程，从而让两个HTTP服务在goroutine中持续监听端口，并提供服务。

参数解析、参数校验、逻辑处理、返回结果

此外，Web服务还应该具有参数解析、参数校验、逻辑处理、返回结果4类功能，因为这些功能联系紧密，我们放在一起来说。

在productHandler的Create方法中，我们通过c.ShouldBindJSON来解析参数，接下来自己编写校验代码，然后将product信息保存在内存中（也就是业务逻辑处理），最后通过c.JSON返回创建的product信息。代码如下：

func (u *productHandler) Create(c *gin.Context) {
	u.Lock()
	defer u.Unlock()

	// 1. 参数解析
	var product Product
	if err := c.ShouldBindJSON(&product); err != nil {
		c.JSON(http.StatusBadRequest, gin.H{"error": err.Error()})
		return
	}

	// 2. 参数校验
	if _, ok := u.products[product.Name]; ok {
		c.JSON(http.StatusBadRequest, gin.H{"error": fmt.Sprintf("product %s already exist", product.Name)})
		return
	}
	product.CreatedAt = time.Now()

	// 3. 逻辑处理
	u.products[product.Name] = product
	log.Printf("Register product %s success", product.Name)

	// 4. 返回结果
	c.JSON(http.StatusOK, product)
}


那这个时候，你可能会问：HTTP的请求参数可以存在不同的位置，Gin是如何解析的呢？这里，我们先来看下HTTP有哪些参数类型。HTTP具有以下5种参数类型：


路径参数（path）。例如gin.Default().GET("/user/:name", nil)， name就是路径参数。
查询字符串参数（query）。例如/welcome?firstname=Lingfei&lastname=Kong，firstname和lastname就是查询字符串参数。
表单参数（form）。例如curl -X POST -F 'username=colin' -F 'password=colin1234' http://mydomain.com/login，username和password就是表单参数。
HTTP头参数（header）。例如curl -X POST -H 'Content-Type: application/json' -d '{"username":"colin","password":"colin1234"}' http://mydomain.com/login，Content-Type就是HTTP头参数。
消息体参数（body）。例如curl -X POST -H 'Content-Type: application/json' -d '{"username":"colin","password":"colin1234"}' http://mydomain.com/login，username和password就是消息体参数。


Gin提供了一些函数，来分别读取这些HTTP参数，每种类别会提供两种函数，一种函数可以直接读取某个参数的值，另外一种函数会把同类HTTP参数绑定到一个Go结构体中。比如，有如下路径参数：

gin.Default().GET("/:name/:id", nil)


我们可以直接读取每个参数：

name := c.Param("name")
action := c.Param("action")


也可以将所有的路径参数，绑定到结构体中：

type Person struct {
    ID string `uri:"id" binding:"required,uuid"`
    Name string `uri:"name" binding:"required"`
}

if err := c.ShouldBindUri(&person); err != nil {
    // normal code
    return
}


Gin在绑定参数时，是通过结构体的tag来判断要绑定哪类参数到结构体中的。这里要注意，不同的HTTP参数有不同的结构体tag。


路径参数：uri。
查询字符串参数：form。
表单参数：form。
HTTP头参数：header。
消息体参数：会根据Content-Type，自动选择使用json或者xml，也可以调用ShouldBindJSON或者ShouldBindXML直接指定使用哪个tag。


针对每种参数类型，Gin都有对应的函数来获取和绑定这些参数。这些函数都是基于如下两个函数进行封装的：


ShouldBindWith(obj interface{}, b binding.Binding) error


非常重要的一个函数，很多ShouldBindXXX函数底层都是调用ShouldBindWith函数来完成参数绑定的。该函数会根据传入的绑定引擎，将参数绑定到传入的结构体指针中，如果绑定失败，只返回错误内容，但不终止HTTP请求。ShouldBindWith支持多种绑定引擎，例如 binding.JSON、binding.Query、binding.Uri、binding.Header等，更详细的信息你可以参考 binding.go。


MustBindWith(obj interface{}, b binding.Binding) error


这是另一个非常重要的函数，很多BindXXX函数底层都是调用MustBindWith函数来完成参数绑定的。该函数会根据传入的绑定引擎，将参数绑定到传入的结构体指针中，如果绑定失败，返回错误并终止请求，返回HTTP 400错误。MustBindWith所支持的绑定引擎跟ShouldBindWith函数一样。

Gin基于ShouldBindWith和MustBindWith这两个函数，又衍生出很多新的Bind函数。这些函数可以满足不同场景下获取HTTP参数的需求。Gin提供的函数可以获取5个类别的HTTP参数。


路径参数：ShouldBindUri、BindUri；
查询字符串参数：ShouldBindQuery、BindQuery；
表单参数：ShouldBind；
HTTP头参数：ShouldBindHeader、BindHeader；
消息体参数：ShouldBindJSON、BindJSON等。


每个类别的Bind函数，详细信息你可以参考Gin提供的Bind函数。

这里要注意，Gin并没有提供类似ShouldBindForm、BindForm这类函数来绑定表单参数，但我们可以通过ShouldBind来绑定表单参数。当HTTP方法为GET时，ShouldBind只绑定Query类型的参数；当HTTP方法为POST时，会先检查content-type是否是json或者xml，如果不是，则绑定Form类型的参数。

所以，ShouldBind可以绑定Form类型的参数，但前提是HTTP方法是POST，并且content-type不是application/json、application/xml。

在Go项目开发中，我建议使用ShouldBindXXX，这样可以确保我们设置的HTTP Chain（Chain可以理解为一个HTTP请求的一系列处理插件）能够继续被执行。

Gin是如何支持Web服务高级功能的？

上面介绍了Web服务的基础功能，这里我再来介绍下高级功能。Web服务可以具备多个高级功能，但比较核心的高级功能是中间件、认证、RequestID、跨域和优雅关停。

中间件

Gin支持中间件，HTTP请求在转发到实际的处理函数之前，会被一系列加载的中间件进行处理。在中间件中，可以解析HTTP请求做一些逻辑处理，例如：跨域处理或者生成X-Request-ID并保存在context中，以便追踪某个请求。处理完之后，可以选择中断并返回这次请求，也可以选择将请求继续转交给下一个中间件处理。当所有的中间件都处理完之后，请求才会转给路由函数进行处理。具体流程如下图：



通过中间件，可以实现对所有请求都做统一的处理，提高开发效率，并使我们的代码更简洁。但是，因为所有的请求都需要经过中间件的处理，可能会增加请求延时。对于中间件特性，我有如下建议：


中间件做成可加载的，通过配置文件指定程序启动时加载哪些中间件。
只将一些通用的、必要的功能做成中间件。
在编写中间件时，一定要保证中间件的代码质量和性能。


在Gin中，可以通过gin.Engine的Use方法来加载中间件。中间件可以加载到不同的位置上，而且不同的位置作用范围也不同，例如：

router := gin.New()
router.Use(gin.Logger(), gin.Recovery()) // 中间件作用于所有的HTTP请求
v1 := router.Group("/v1").Use(gin.BasicAuth(gin.Accounts{"foo": "bar", "colin": "colin404"})) // 中间件作用于v1 group
v1.POST("/login", Login).Use(gin.BasicAuth(gin.Accounts{"foo": "bar", "colin": "colin404"})) //中间件只作用于/v1/login API接口


Gin框架本身支持了一些中间件。


gin.Logger()：Logger中间件会将日志写到gin.DefaultWriter，gin.DefaultWriter默认为 os.Stdout。
gin.Recovery()：Recovery中间件可以从任何panic恢复，并且写入一个500状态码。
gin.CustomRecovery(handle gin.RecoveryFunc)：类似Recovery中间件，但是在恢复时还会调用传入的handle方法进行处理。
gin.BasicAuth()：HTTP请求基本认证（使用用户名和密码进行认证）。


另外，Gin还支持自定义中间件。中间件其实是一个函数，函数类型为gin.HandlerFunc，HandlerFunc底层类型为func(*Context)。如下是一个Logger中间件的实现：

package main

import (
	"log"
	"time"

	"github.com/gin-gonic/gin"
)

func Logger() gin.HandlerFunc {
	return func(c *gin.Context) {
		t := time.Now()

		// 设置变量example
		c.Set("example", "12345")

		// 请求之前

		c.Next()

		// 请求之后
		latency := time.Since(t)
		log.Print(latency)

		// 访问我们发送的状态
		status := c.Writer.Status()
		log.Println(status)
	}
}

func main() {
	r := gin.New()
	r.Use(Logger())

	r.GET("/test", func(c *gin.Context) {
		example := c.MustGet("example").(string)

		// it would print: "12345"
		log.Println(example)
	})

	// Listen and serve on 0.0.0.0:8080
	r.Run(":8080")
}


另外，还有很多开源的中间件可供我们选择，我把一些常用的总结在了表格里：



认证、RequestID、跨域

认证、RequestID、跨域这三个高级功能，都可以通过Gin的中间件来实现，例如：

router := gin.New()

// 认证
router.Use(gin.BasicAuth(gin.Accounts{"foo": "bar", "colin": "colin404"}))

// RequestID
router.Use(requestid.New(requestid.Config{
    Generator: func() string {
        return "test"
    },
}))

// 跨域
// CORS for https://foo.com and https://github.com origins, allowing:
// - PUT and PATCH methods
// - Origin header
// - Credentials share
// - Preflight requests cached for 12 hours
router.Use(cors.New(cors.Config{
    AllowOrigins:     []string{"https://foo.com"},
    AllowMethods:     []string{"PUT", "PATCH"},
    AllowHeaders:     []string{"Origin"},
    ExposeHeaders:    []string{"Content-Length"},
    AllowCredentials: true,
    AllowOriginFunc: func(origin string) bool {
        return origin == "https://github.com"
    },
    MaxAge: 12 * time.Hour,
}))


优雅关停

Go项目上线后，我们还需要不断迭代来丰富项目功能、修复Bug等，这也就意味着，我们要不断地重启Go服务。对于HTTP服务来说，如果访问量大，重启服务的时候可能还有很多连接没有断开，请求没有完成。如果这时候直接关闭服务，这些连接会直接断掉，请求异常终止，这就会对用户体验和产品口碑造成很大影响。因此，这种关闭方式不是一种优雅的关闭方式。

这时候，我们期望HTTP服务可以在处理完所有请求后，正常地关闭这些连接，也就是优雅地关闭服务。我们有两种方法来优雅关闭HTTP服务，分别是借助第三方的Go包和自己编码实现。

方法一：借助第三方的Go包

如果使用第三方的Go包来实现优雅关闭，目前用得比较多的包是fvbock/endless。我们可以使用fvbock/endless来替换掉net/http的ListenAndServe方法，例如：

router := gin.Default()
router.GET("/", handler)
// [...]
endless.ListenAndServe(":4242", router)


方法二：编码实现

借助第三方包的好处是可以稍微减少一些编码工作量，但缺点是引入了一个新的依赖包，因此我更倾向于自己编码实现。Go 1.8版本或者更新的版本，http.Server内置的Shutdown方法，已经实现了优雅关闭。下面是一个示例：

// +build go1.8

package main

import (
	"context"
	"log"
	"net/http"
	"os"
	"os/signal"
	"syscall"
	"time"

	"github.com/gin-gonic/gin"
)

func main() {
	router := gin.Default()
	router.GET("/", func(c *gin.Context) {
		time.Sleep(5 * time.Second)
		c.String(http.StatusOK, "Welcome Gin Server")
	})

	srv := &http.Server{
		Addr:    ":8080",
		Handler: router,
	}

	// Initializing the server in a goroutine so that
	// it won't block the graceful shutdown handling below
	go func() {
		if err := srv.ListenAndServe(); err != nil && err != http.ErrServerClosed {
			log.Fatalf("listen: %s\n", err)
		}
	}()

	// Wait for interrupt signal to gracefully shutdown the server with
	// a timeout of 5 seconds.
	quit := make(chan os.Signal, 1)
	// kill (no param) default send syscall.SIGTERM
	// kill -2 is syscall.SIGINT
	// kill -9 is syscall.SIGKILL but can't be catch, so don't need add it
	signal.Notify(quit, syscall.SIGINT, syscall.SIGTERM)
	<-quit
	log.Println("Shutting down server...")

	// The context is used to inform the server it has 5 seconds to finish
	// the request it is currently handling
	ctx, cancel := context.WithTimeout(context.Background(), 5*time.Second)
	defer cancel()
	if err := srv.Shutdown(ctx); err != nil {
		log.Fatal("Server forced to shutdown:", err)
	}

	log.Println("Server exiting")
}


上面的示例中，需要把srv.ListenAndServe放在goroutine中执行，这样才不会阻塞到srv.Shutdown函数。因为我们把srv.ListenAndServe放在了goroutine中，所以需要一种可以让整个进程常驻的机制。

这里，我们借助了有缓冲channel，并且调用signal.Notify函数将该channel绑定到SIGINT、SIGTERM信号上。这样，收到SIGINT、SIGTERM信号后，quilt通道会被写入值，从而结束阻塞状态，程序继续运行，执行srv.Shutdown(ctx)，优雅关停HTTP服务。

总结

今天我们主要学习了Web服务的核心功能，以及如何开发这些功能。在实际的项目开发中， 我们一般会使用基于net/http包进行封装的优秀开源Web框架。

当前比较火的Go Web框架有 Gin、Beego、Echo、Revel、Martini。你可以根据需要进行选择。我比较推荐Gin，Gin也是目前比较受欢迎的Web框架。Gin Web框架支持Web服务的很多基础功能，例如 HTTP/HTTPS、JSON格式的数据、路由分组和匹配、一进程多服务等。

另外，Gin还支持Web服务的一些高级功能，例如 中间件、认证、RequestID、跨域和优雅关停等。

课后练习


使用 Gin 框架编写一个简单的Web服务，要求该Web服务可以解析参数、校验参数，并进行一些简单的业务逻辑处理，最终返回处理结果。欢迎在留言区分享你的成果，或者遇到的问题。
思考下，如何给iam-apiserver的/healthz接口添加一个限流中间件，用来限制请求/healthz的频率。


欢迎你在留言区与我交流讨论，我们下一讲见。